月球自古以来就是各个时代科学家主要的研究对象,通过对月球运动的研究,人们逐渐建立了太阳系中天体运动的模型。同时正是基于对月球的研究,牛顿建立万有引力定律(月球是重要验证)。历史上许多著名的科学家都对月球进行了很多的研究,也正是对于月球的研究,拉普拉斯等人建立了天体力学的一般理论。现在,随着激光测月技术的不断发展人们对月球的轨道运动和自转运动有了更深层次的了解。月球的自转运动尤其是月球运动中的一个重要的研究课题,由于月球自转运动和轨道运动的耦合非常弱,所以对于月球自转的研究有助于我们更好的研究月球的内部结构。Kiloner等人在2010年建立了相对论框架下刚体地球的自转理论。他们不仅完善了刚体的后牛顿的一般方程,还着重考虑了如何计算后牛顿力矩,相对论惯性矩,如何处理多个相对论参考系,不同的时间系统以及相应的物理量的尺度化问题。通过该理论,我们可以在严格的相对论框架下计算月球的自转,同时也能检验爱因斯坦的引力理论。本文首先概述了在一阶后牛顿精度下,用来描述引力N体问题的DamourSoffel-Xu(DSX)体系,包括全局参考系和局部参考系的定义和多极矩展开的思想,以及质心运动方程和自转运动方程。DSX已经被国际天文联合会接受为研究太阳系中天体运动相对论效应的基本理论。在第二部分我们介绍了在牛顿框架下前人是如何研究月球自转动力学的,包括三个欧拉角的定义,欧拉方程的建立。我们使用球谐函数(等价于对称无迹张量)对引力势进行了展开,讨论了有形状的两个天体之间的相互作用。最后给出了引力场中刚体自转的方程。在第四章,我们首先建立了一个运动学非旋转的月心天球参考系(SCRS),然后给出了月心时(TCS)和太阳系质心时(TCB)的变换关系,随后我们在SCRS参考系中写出了月球自转的后牛顿运动方程,并对它进行了数值积分。我们计算了包括后牛顿力矩,测地岁差和引力磁的总的相对论修正对月球自转的影响,发现了两个主周期18.6年和80.1年,此外我们也分析了由于月球引力场的四阶球谐系数和五阶球谐系数引起的自旋轴的进动,主要的进动周期分别为27.3天,2.9年,18.6年和80.1年。最后一章,我们对工作中存在的问题做了简要地分析,并指明了后面工作的方向。